¿Cómo reconocer el tipo de filtro analógico dada su topología?

En un sentido puramente académico, un filtro de paso de banda o muesca en sí mismo debe tener un número par de etapas para que la tasa de caída sea la misma en cada lado del filtro. Este no siempre es el caso en el mundo real, pero eso está más allá del alcance de esta pregunta.

Un filtro de paso alto o bajo puede tener un número par o impar de etapas. La forma más sencilla de determinar el tipo de filtro es observar los componentes reactivos. Normalmente, en los filtros activos se utilizan exclusivamente condensadores. Son más fáciles y económicos de fabricar, y con tolerancias más estrictas que los inductores. Dado que la impedancia de un capacitor tiende a cero cuando la frecuencia tiende a infinito, un capacitor a tierra es un filtro de paso bajo. En el caso de la topología Sallen-Key, un capacitor a tierra y en el circuito de retroalimentación formará un filtro de paso bajo. Como han mencionado los demás, su circuito es un paso bajo de quinto orden.

Un filtro de paso alto se forma cambiando las Rs y Cs.

También hay un filtro de paso de banda Sallen-Key, pero solo es de primer orden en cada lado.

Otra topología común que es muy útil conocer es la variable de estado . No es tan denso como el Sallen-Key, pero un circuito contiene un paso alto, un paso bajo y un paso de banda con la misma frecuencia crítica.

Me parece un filtro de paso bajo de quinto orden hecho de dos filtros de segundo orden de llave Sallen con un paso bajo RC simple entre ellos. Es de paso bajo debido a la configuración de las R y C. La clave que debe buscar es el RC directamente antes de la entrada no inversora de cada amplificador operacional: si hay una C a tierra, entonces es un paso bajo. Lo mismo ocurre con el RC entre las dos etapas de amplificador operacional de segundo orden. La forma más fácil de pensar es que los C conducirán más a medida que la frecuencia aumenta, por lo tanto, una serie R y C a tierra pasará CC y bajas frecuencias, pero en algún punto de frecuencia en el espectro, el C comenzará a dominar. Esto está determinado por la frecuencia de 1/(2*PI*R*C) y para el circuito anterior es de aproximadamente 1,5 kHz. No tengo mi calculadora conmigo, así que tal vez alguien más corrija mis cálculos cerebrales.

Es de paso bajo porque tiene una ruta de CC (baja frecuencia) desde la entrada a los amplificadores no inversores y una ruta de CA a tierra (alta frecuencia). Entonces, la CC se propaga a la salida y la CA se filtra a tierra (o a través de la baja impedancia de salida del amplificador).

Este es un análisis extremadamente simplificado de las cosas. No tiene en cuenta el orden, ni la frecuencia de corte.

Si quieres estar seguro, siempre puedes simular el circuito en una herramienta como Spice o CircuitLab.com

Un filtro de paso alto tendría condensadores y resistencias intercambiados, y un filtro de banda o muesca tendría posiciones mixtas. Para diferenciar entre filtro de banda y de muesca, probablemente tenga que hacer algunos cálculos reales en las partes especificadas.

Puede reconocer la categoría de filtro de si los condensadores desvían la señal o pasan la señal. Ambas etapas de filtro son filtros de paso bajo porque en todas las redes RC, los condensadores derivan la señal a una baja impedancia.

Los condensadores complicados son los que se encuentran en la ruta de retroalimentación, pero un atajo mental para clasificarlos es considerar la salida del amplificador como una baja impedancia similar a la de tierra. Lo que sucede allí es que esos condensadores se "arrancan" desde la salida del amplificador en lugar de ir a tierra. No confunda estos condensadores con una ruta de derivación para las altas frecuencias alrededor del amplificador. Más bien, es más útil fingir que la salida del filtro es una tierra alternativa.

Como atajo, vuelva a dibujar mentalmente el diagrama del circuito de modo que se elimine el amplificador y el elemento de retroalimentación positiva (resistencia o capacitor) termine en tierra. Luego aplique su comprensión de las redes RC para determinar la combinación de filtrado de paso alto y bajo.

Tener problemas para saber qué tipo de filtro (Paso bajo, Paso alto, Paso de banda, Rechazo de banda (Muesca) están presentes dada una topología en cascada.

Para empezar, encuentre la ganancia cuando la frecuencia llega a cero (abrir los capacitores, cortocircuitar los inductores) y la ganancia cuando la frecuencia llega al infinito (cortocircuitar los capacitores, abrir los inductores).

Dadas solo las cuatro categorías de filtros que ha enumerado, tiene las siguientes posibilidades:

Si la ganancia llega a cero en ambos extremos, tiene un filtro de paso de banda.

Si la ganancia es la misma en ambos extremos, tiene un filtro de rechazo de banda

Si la ganancia solo llega a cero en un extremo, tiene un filtro de paso bajo o de paso alto.

Por supuesto, hay otros posibles filtros a considerar como, por ejemplo, filtros de estantería y filtros de paso total, etc.

Ahora, mirando el circuito que has publicado...

• con los condensadores abiertos, la ganancia es 1.

• con los condensadores en cortocircuito, la ganancia es 0.

Por lo tanto, este circuito es un filtro de paso bajo.